Technisches Gymnasium

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Projekt Wasser
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Das Projekt "Wasser"


Wasser = Leben
Sarah Assmann, Alexander Faust, Florian Hess, Markus Obeldobel  
Wasserhärte
Christoph Bürger, Christian Lösch, Dennis Will
Kläranlage
Alexander Eurich, Andreas Vatter     
Wasserstoff
Artur Gegel, Mortiz Heyeck, Lukas Matejczyk  



Bausteine des Projektes


1. Wasser = Leben
Die Bedeutung des Wassers für Lebewesen
Trinkwassergewinnung
Wasseranalytik
Ergebnisse unserer Analytik
2. Wasserhärte
Bestimmung des Härtegrades durch Schaumbildung
Bestimmung des Härtegrades mit EDTA
3. Kläranlage Kaiserslautern
Mechanische Reinigung
Belebungsbecken und Schlammbehandlung
Nachklärbecken
Schönungsteiche
4. Wasserstoff - Mobilität der Zukunft
Die Funktion der Brennstoffzelle
Wie wird der notwendige Wasserstoff gewonnen?
Kreislauf für saubere Energie - Wasserstoff



1. Wasser = Leben


Globaler Wasserkreislauf

 


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Die Bedeutung des Wassers für Lebewesen


Wasser ...

...ist Lebensraum für Tiere und Pflanzen

...steckt in jedem Nahrungsmittel und im Mensch

...ist Grundvoraussetzung für Leben

...stillt den Durst

...ist Transportweg für Schiffe

...kühlt Maschinen in Fabriken

...bewässert Felder und Wiesen

...und, und, und     


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Trinkwassergewinnung


  • Trinkwasser gewinnt man aus Grund- bzw.Oberflächenwasser.
  • Ca. 40% des Trinkwassers wird aus Grundwasser gewonnen.

 


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Wasseranalytik


Wasser wird sowohl chemisch als auch biologisch untersucht:

 

In der biologischen Analyse untersucht man Kleinstlebewesen im Wasser und kann somit die Wasserqualität prüfen.
Trinkwasser wird nach Nitrat, Nitrit, Ammonium, Phosphor, pH-Wert, Gesamthärte und einiges mehr untersucht.

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Ergebnisse unserer Analytik


 


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2. Wasserhärte


Definition Wasserhärte:

 

Die Wasserhärte wird von Calcium- und Magnesiumsalzen verursacht. Die Wasserhärte wird in Grad deutscher Härte (° dH) angegeben. Ein Härtegrad entspricht einem Gehalt von 10 mg Calciumoxid/Liter.

 

Hartes Wasser führt im höheren Maße zu Kalkablagerungen bei der Warmwasserbereitung als weiches Wasser (Kesselstein). Hartes Wasser erhöht den Energieverbrauch bei der Wassererwärmung. In der Waschmaschine muss mehr Waschpulver bei hartem Wasser zugegeben werden. Dosiervorschrift beachten. Talsperrenwasser und Regenwasser ist sehr weich.

 

 

°dH Gesamthärte:

 

  • 0 - 4: sehr weich
  • 4 - 8: weich
  • 8 - 12: mittehart
  • 12 - 18: ziemlich hart
  • 18 - 30: hart
  • > 30: sehr hart

    

Nach dem Wasch- und Reinigungsmittelgesetz ist der Härtebereich folgendermaßen definiert:

 

  • Härtebereich 1     bis 1,3 Millimol Gesamthärte je Liter
  • Härtebereich 2     1,3-2,5 Millimol Gesamthärte je Liter
  • Härtebereich 3     2,5-3,8 Miliomol Gesamthärte je Liter
  • Härtebereich 4     über 3,8 Millimol pro Liter


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Bestimmung des Härtegrades durch Schaumbildung


  • Durch Beobachtung kann man den Härtegrad des Wassers feststellen.
  • Je höher die Schaumbildung, desto weicher das Wasser.

 


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Bestimmung des Härtegrades mit EDTA


Puffer-Indikator-Tablette wird in hartem Wasser gelöst
Zugabe von Ammoniak => Lösung färbt sich rot
EDTA-Zugabe aus Bürette bis zur Grünfärbung der Lösung

 

Bestimmung des Calcium-Gehaltes in Wasser

 

25 ml Wasserprobe werden mit 0,1 m EDTA-Lösung titriert.

Verbrauch der EDTA-Lösung: 23,3ml

 

Berechnungen:

 

          c = n/V

0,1 mol/l = n/0,0233 l

          n = 0,00233 mol

 

2,33 mmol Calcium-Ionen in 25 ml Wasser

93,2 mmol Calcium-Ionen in 1000 ml Wasser

 

entspricht 522,7 °dH


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3. Kläranlage Kaiserslautern


Das Luftbild der Anlage zeigt die Anordnung der einzelnen Reinigungsstufen.

 


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Mechanische Reinigung


Das im Zulauf ankommende Abwasser durchläuft zuerst eine mechanische Reinigungsstufe. Diese besteht aus drei Komponenten:

 

Rechen - Sandfang - Vorklärung

 

 


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Belebungsbecken und Schlammbehandlung


In der Belebungsanlage wird neben dem Abbau von Kohlenstoff und Stickstoff der Phosphor auf biologischem und chemischem Wege entfernt.

 

Die biologische Reinigung wird in Kaiserslautern in drei Belebungsbecken mit Hilfe von Mikroorganismen durchgeführt.

 

 

Der bei der Reinigung des Wassers anfallende Schlamm, wird in 2 großen Faultürmen gelagert.

 


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Nachklärbecken


In 3 Nachklärbecken wird durch die Veränderung der  Wasserfließgeschwindigkeit das Wasser- Schlamm Gemisch getrennt.

 

Die Reinigung funktioniert bei allen dreien Beckenarten nach dem gleichen Prinzip. Der Belebtschlamm sinkt durch die geringe Strömungsgeschwindigkeit auf den Beckenboden, wo er mit Räumern entfernt wird.

 

  • längsdurchströmtes Nachklärbecken

 

 

  • Rundbecken mit kombiniertem Oberflächen- und Bodenräumschild

 

 

  • Überlaufschwellen des Nachklärbeckens; von hier fließt das gereinigte Wasser in die Schönungsteiche

 


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Schönungsteiche


Durch die große Oberfläche der Teiche wird dem Wasser zusätzlich Sauerstoff zugeführt und die geringe Fließgeschwindigkeit ermöglicht das Absetzen von Feinststoffen.

 


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4. Wasserstoff - Mobilität der Zukunft


  • Brennstoffzelle in einem Auto

 

 

 

  • Die ablaufenden Reaktionen an der Brennstoffzelle

 

 

 

  • Explosionszeichnung eine Brennstoffzelle

 

 


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Die Funktion der Brennstoffzelle


Brennstoffzellen sind kleine Kraftwerke: Sie erzeugen Strom und Wärme, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser umsetzen:

 

 


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Wie wird der notwendige Wasserstoff gewonnen?


Wasserstoff kann auf unterschiedlichste Art und Weise gewonnen werden:

 

Durch die Elektrolyse von Wasser, welches zuvor leitfähig gemacht wurde.
Durch die Reaktion von Salzsäure mit granuliertem Zink.
In der Industrie wird Wasserstoff durch die katalytisch Dampfspaltung von Methan gewonnen.
Der für die Elektrolyse von Wasser benötigte Strom, kann auch durch Solarenergie gewonnen werden.

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Kreislauf für saubere Energie - Wasserstoff



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Autor: Harry Wunschel
E-Mail: wunschel@bbs1-kl.de

Letzte Aktualisierung:  17. Mai 2010

 
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